考慮復(fù)合拋物面聚光器（CPC）的經(jīng)濟(jì)性和光學(xué)性能,對(duì)CPC結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)參數(shù)方程,分析了相同面積內(nèi)的截取比對(duì)CPC總弧長(zhǎng)和接收管數(shù)量的影響。研究結(jié)果表明,CPC截取比取0.15～0.25時(shí),可有效降低對(duì)CPC弧面材料的使用�；赥racepro軟件,實(shí)現(xiàn)了對(duì)CPC的二維光線追蹤,提出了一種CPC直射光學(xué)效率的模擬計(jì)算方法。選擇1月1日、4月1日、7月1日、10月1日四個(gè)季節(jié)日期為模擬日期,模擬結(jié)果顯示,截取比為0.16的CPC相較于截取比為0.56的CPC,平均直射光學(xué)效率分別提高了13.77%,15.24%,9.30%,11.54%。太陽(yáng)高度角的增加和方位角的減小有利于降低CPC的末端光線損失。增加CPC的長(zhǎng)度有利于減小末端光線損失對(duì)CPC光學(xué)效率的影響。實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證了模擬的正確性,所提方法可應(yīng)用于以提高光學(xué)性能為目標(biāo)的CPC結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。 

【文章來(lái)源】：激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2019,56(08)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

圖１ＣＰＣ剖面示意圖Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｏｆＣＰＣｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ

２＋θ［ｘ′（φ）］２＋［ｙ′（φ槡）］２ｄφ，（１１）式中：ｘ′（φ）＝ｒφ′ｓｉｎφ＋φ′ｃｏｓ（φ－θ）ｃｏｓφ１＋ｓｉｎ（φ－θ［］）；ｙ′（φ）＝－ｒφ′ｃｏｓφ－φ′ｃｏｓ（φ－θ）ｓｉｎφ１＋ｓｉｎ（φ－θ［］）；ｘ′（φ）為參數(shù)方程ｘ（φ）的導(dǎo)函數(shù)；ｙ′（φ）為參數(shù)方程ｙ（φ）的導(dǎo)函數(shù)。２．２計(jì)算與分析如圖２所示，對(duì)理想聚光比為２、３、４的３種ＣＰＣ（接收管半徑均為２９ｍｍ）進(jìn)行截取，研究分析截取比與ＣＰＣ聚光比及弧長(zhǎng)之間的關(guān)系。Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３分別是對(duì)理想聚光比為２、３、４的ＣＰＣ進(jìn)行截取時(shí)所對(duì)應(yīng)的ＣＰＣ中心軸右半支的弧長(zhǎng)。由圖２可知，理想聚光比為２、３、４的ＣＰＣ，截取比從１降為０．５時(shí)，聚光比分別僅降低７．０７％，８．０４％，８．５８％，ＣＰＣ弧長(zhǎng)分別降低了３６．０８％，４２．０１％，４４．６９％。表明對(duì)ＣＰＣ進(jìn)行一定的截取，對(duì)其聚光比的影響有限，但可大幅度減少對(duì)ＣＰＣ弧面材料的使用。當(dāng)進(jìn)一步對(duì)理想聚光比為２的ＣＰＣ進(jìn)行截取（截取比小于０．５）時(shí)，如圖２所示，ＣＰＣ弧長(zhǎng)呈現(xiàn)近似線性遞減的趨勢(shì)，其聚光比降低的幅度逐漸增加，但根據(jù)（８）式可知，聚光比的降低表明ＣＰＣ的開(kāi)口寬度也在減小，相同面積范圍內(nèi)可放置的ＣＰＣ的數(shù)量更多，而總的聚光面積并沒(méi)有減小。如

３６．０８％，４２．０１％，４４．６９％。表明對(duì)ＣＰＣ進(jìn)行一定的截取，對(duì)其聚光比的影響有限，但可大幅度減少對(duì)ＣＰＣ弧面材料的使用。當(dāng)進(jìn)一步對(duì)理想聚光比為２的ＣＰＣ進(jìn)行截�。ń厝”刃∮冢埃担⿻r(shí)，如圖２所示，ＣＰＣ弧長(zhǎng)呈現(xiàn)近似線性遞減的趨勢(shì)，其聚光比降低的幅度逐漸增加，但根據(jù)（８）式可知，聚光比的降低表明ＣＰＣ的開(kāi)口寬度也在減小，相同面積范圍內(nèi)可放置的ＣＰＣ的數(shù)量更多，而總的聚光面積并沒(méi)有減小。如圖３所示，截取比為Ｎｉ、Ｎｊ的２種ＣＰＣ在相同面積內(nèi)可放置的數(shù)量分別為ｉ塊和ｊ塊。在一定面積內(nèi)（Ｌ為該面積的寬度），研究低截取比對(duì)該面積內(nèi)可放置的ＣＰＣ的總弧長(zhǎng)及所需接收管的數(shù)量的影響，可為ＣＰＣ的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一個(gè)新的思路。圖２聚光比和ＣＰＣ弧長(zhǎng)的變化曲線Ｆｉｇ．２ＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｒａｔｉｏａｎｄＣＰＣａｒｃｌｅｎｇｔｈｖｅｒｓｕｓｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｒａｔｉｏ圖３兩種截取比下的ＣＰＣ在相同面積內(nèi)的數(shù)量對(duì)Ｆｉｇ．３ＮｕｍｂｅｒｐａｉｒｓｏｆＣＰＣｕｎｄｅｒｔｗｏｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｒａｔｉｏｓａｎｄｓａｍｅａｒｅａ對(duì)理想聚光比為Ｃｒ、接收管半徑為ｒ的ＣＰＣ進(jìn)行截取，當(dāng)截取比為Ｎｔ（Ｎｔ小于０．５）時(shí)，相同面積內(nèi)可放置該截取比的ＣＰＣ的數(shù)量與放置截取比為０．５的ＣＰＣ的數(shù)量的比值α，及此面積內(nèi)所有該截取比的ＣＰＣ的總弧長(zhǎng)與截取比為０．５的ＣＰＣ在此面積內(nèi)的總弧長(zhǎng)的比值κ分別為

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]CPC太陽(yáng)能集熱器的集熱性能及其在中低溫領(lǐng)域的應(yīng)用研究[D]. 田權(quán).東南大學(xué) 2016
[2]三種低倍聚光比CPC的對(duì)比研究[D]. 楊明.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3272162